面对恶劣的道路状况、持续走低的天然橡胶价格,东南亚地区的天然橡胶原产国都有将天然橡胶用于道路沥青改性的强烈愿望,旨在提升国内道路状况的同时,扩大天然橡胶的消费,实现增收。我国也有意拓展天然橡胶在道路领域的应用,但是当前我国有关利用天然橡胶改性沥青的研究较少并且技术不成熟、改性效果不佳,严重阻碍了其推广应用。鉴于此,本文通过旋转剪切将天然橡胶分散到沥青中制备了普通天然橡胶改性沥青(NRMA),并根据天然橡胶可与硫化剂发生硫化反应产生交联的原理,制备了一种高性能硫化天然橡胶改性沥青(VNRMA)。通过室内试验对这两种改性沥青的制备工艺、改性剂掺量、沥青性能、流变特性以及微观特性进行了系统的研究。本文首先通过三大指标和旋转黏度试验对改性沥青制备工艺进行研究,确定在160℃的温度下以4000rpm的转速旋转剪切1h为天然橡胶与沥青的共混工艺,以及天然橡胶在沥青中发生硫化反应的发育时长为1.5h。对不同天然橡胶掺量的NRMA的性能进行研究,结果表明,天然橡胶能够显著提高NRMA的高温性能,但会对其低温性能产生不利影响;经试验确定NRMA中天然橡胶的最佳掺量为2.5%(记为2.5NRMA)。对采用不同天然橡胶掺量以及不同硫化配方(硫磺掺量不同)制备的VNRMA的性能进行研究。结果表明,VNRMA的高、低温性能都显著优于基质沥青和NRMA;经试验确定向2.5%的橡胶沥青中按照硫化配方NR 100phr、ZnO 5phr、SA 2phr、TMTD 2phr、S 10phr加入各硫化助剂制得的VNRMA(记为2.5/10VNRMA)具有最佳的性能。通过弹性恢复试验、旋转黏度试验、离析试验和流变性能试验分别研究2.5NRMA和2.5/10VNRMA的弹性恢复性能、温度敏感性、贮存稳定性和流变性能。结果表明:2.5NRMA和2.5/10VNRMA都具较低的温度敏感性和较好的贮存稳定性;2.5/10VNRMA的高温抗变形性能和低温抗开裂性能显著优于2.5NRMA与基质沥青;2.5NRMA具有轻微的弹性恢复性能,而2.5/10VNRMA弹性恢复性能优异。橡胶的硫化交联能显著增强改性沥青的弹性。最后通过荧光显微镜和红外光谱试验对改性沥青的微观特性进行分析。结果表明:在NRMA中,大颗粒的天然橡胶被剪切成细小的微粒均匀的分散在沥青中,橡胶与沥青的相容性较好,改性过程中无新化学键产生属于物理改性;在VNRMA中,硫磺的加入能使天然橡胶在沥青中交联形成三维网络结构,同时还能起到进一步分散天然橡胶的作用。以上的研究表明本文制备的新型硫化天然橡胶改性沥青具有优异的性能,可为天然橡胶在沥青改性领域的应用提供参考。